DE4126198C1 - Dividing lubricant droplets stream in flow duct - separates lubricant and carrier medium in flow duct cross=sectional, peripheral widening - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufteilen eines in einem Strömungskanal in einem Trägermedium herangeführten, tropfenförmigen Schmiermediums in wenigstens zwei voneinander getrennte Ausgangsströmungen, vorzugsweise zum Aufteilen von in einer turbulenten Luftströmung herangeführten Öltropfen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE-PS 28 44 995 ist eine Vorrichtung zum Aufteilen eines in einem Trägermedium, insbesondere einer turbulenten Luftströmung, herangeführten tropfenförmigen Schmiermediums, insbesondere von Öltropfen, in wenigstens zwei voneinander getrennte Ausgangsströmungen bekannt. Hierbei ist vorgesehen, daß die Ausgangskanäle mit einem Eingangskanal über je eine Gruppe gleicher Anzahl einer Vielzahl von Zwischenkanälen verbunden sind, und die räumlichen Vorzugsrichtungen der den einzelnen Gruppen zugeordneten Zwischenkanäle an den Übergän­ gen zu dem Eingangskanal unter den Gruppen gleichwertig auf­ geteilt sind. Damit wird erreicht, daß die Aufteilung lage­ unabhängig ohne bewegliche Teile erfolgt, so daß der Einfluß der Schwerkraft auf das tropfenförmige Schmiermedium bei der Verteilung keine Rolle mehr spielt, und daß somit die von dem Öl-Nebelsystem bekannten Vorteile mit den bekannten Vorteilen des Öl-Luftsystems ohne die jeweiligen Nachteile kombiniert werden.

Die Herstellung der bekannten Vorrichtung ist technisch sehr aufwendig, insbesondere deshalb, weil die Vielzahl von Zwi­ schenkanälen als feinste Bohrungen ausgebildet wird, welche jeweils nacheinander herzustellen sind. So sind bei prakti­ schen Ausführungen beispielsweise je zwölf Zwischenkanäle vorgesehen, so daß insgesamt vierundzwanzig Präzisionsbohrun­ gen zu erstellen sind.

Der Erfindung liegt die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zugrunde, bei der die Aufteilung in technisch we­ sentlich einfacherer Weise, jedoch in gleicher Weise lage­ unabhängig wie bei der bekannten Vorrichtung erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren da­ durch gelöst, daß in einer sich über den Umfang erstreckenden Querschnittserweiterung des Strömungskanals das Trägermedium und das Schmiermedium voneinander getrennt werden und konti­ nuierlich ein sich über den Umfang erstreckendes Flüssig­ keitspolster des Schmiermediums gebildet wird, welches an­ schließend in Strömungsrichtung mechanisch in Mikrotropfen aufgeteilt wird, und daß das Schmiermedium in Strömungsrich­ tung hinter dem Zerteilbereich des Schmiermediums in wenig­ stens zwei Teilströmungen aufgeteilt wird und dabei die Mi­ krotropfen des Schmiermediums lageunabhängig und proportional der Menge des Trägermediums in dem jeweiligen Teilstrom mit­ nimmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen der Eingangs­ strömung zugeordneten Strömungskanal und mehrere, den Aus­ gangsströmungen zugeordnete Abströmkanäle auf. Die Vorrich­ tung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich an das Ende des Strömungskanals eine ringförmige Querschnittserweiterung an­ schließt und sich mit Abstand - in Strömungsrichtung gese­ hen - dann ein infolge der Druckdifferenz einen Transport und eine Aufteilung des Schmiermediums in Mikrotropfen bewirken­ der Zerteilerzylinder aus porösem Werkstoff anschließt, und daß sich an das abströmseitige Ende des Zerteilerzylinders wenigstens zwei von dem Trägermedium anteilig durchströmte Abströmkanäle anschließen, so daß die Mikrotropfen des Schmiermediums lageunabhängig und proportional der Menge des Trägermediums in den Abströmkanälen mitgenommen werden.

Im Unterschied zu der Vorrichtung gemäß Patent 28 44 955, bei der die in den Zwischenkanälen strömenden "Zwischenströmun­ gen" keine Aufteilung von flüssigem und gasförmigem Medium aufweisen, erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Trennung zwischen dem Trägermedium und dem Schmiermedium. Das Schmiermedium wird dann über den Umfang verteilt in Mikro­ tropfen aufgeteilt, vorzugsweise in einem Zerteilerzylinder aus porösem Werkstoff. Am Ende der Zerteilerstrecke bzw. des Zerteilerzylinders erfolgt dann wiederum eine Vereinigung mit dem gasförmigen Trägermedium, welches im Bereich der Strecke, in der die Aufteilung des Schmiermediums in Mikrotropfen er­ folgt, parallel dazu geführt wird, wobei im Bereich des Endes der Zerteilerstrecke das gasförmige Trägermedium in wenig­ stens zwei Teilströmungen aufgeteilt wird, wobei dann die einzelnen Teilströme die Mikrotropfen des Schmiermediums mit­ nehmen. Durch die Zerteilung des Schmiermediums in Mikrotrop­ fen wird erreicht, daß der Einfluß der Schwerkraft auf diese Mikrotropfen vergleichsweise gering ist, so daß diese über den Umfang verteilt angeordneten Mikrotropfen dann praktisch unabhängig von der jeweiligen Einbaulage der Vorrichtung pro­ portional entsprechend der Länge des Trägermediums in dem je­ weiligen Teilstrom mitgenommen werden. Im Ergebnis erfolgt daher eine lageunabhängige Aufteilung eines in einem Strö­ mungskanal mit einem Trägermedium herangeführten tropfenför­ migen Schmiermediums in wenigstens zwei voneinander getrennte Ausgangsströmungen, ohne daß jedoch von einem "Ölnebel" ge­ sprochen werden kann. Die Ölpartikelgröße in einem "Ölnebel" liegt in der Größenordnung von etwa 2 bis 5 µ, während die Größe der Mikrotropfen etwa zwischen 20 bis 80 µ liegt.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ge­ eignete Vorrichtung läßt sich wesentlich einfacher und preis­ werter herstellen als die nach dem Stande der Technik be­ kannte Vorrichtung, da für die Zerteilung des Schmiermediums in Mikrotropfen ein Zerteilerzylinder aus porösem Werkstoff eingesetzt werden kann, der - vergleichbar so beispielsweise einem Sinterlager - in einem Stück gegossen werden kann und somit äußerst preiswert herstellbar ist.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Zerteilerzylinder als Ringzylinder ausgebildet ist. Die Größe der Porösität des Zerteilerzylinders liegt vorzugsweise zwischen etwa 20 µ und 200 µ.

Die sich an das Ende des Strömungskanals anschließende ring­ förmige Querschnittserweiterung kann beispielsweise als sprunghafte Querschnittserweiterung oder beispielsweise auch als konisch gestaltete Querschnittserweiterung ausgebildet sein.

Das Verhältnis von Außendurchmesser zu Länge des Zerteilerzy­ linders richtet sich nach den jeweiligen Gegebenheiten, bei­ spielsweise nach der Porösität des Zerteilerzylinders, der Viskosität der Schmierstoffe, usw. Die Abmessungen können ohne weiteres so gewählt werden, daß eine ausreichend "lange" Verteilerstrecke vorhanden ist. Erfindungsgemäße Vorrichtun­ gen können mehrfach hintereinander angeordnet werden, so daß sich beispielsweise an die Abströmkanäle erneut weitere Auf­ teilvorrichtungen gemäß der Erfindung anschließen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Ein als Massivkörper ausgebildetes Gehäuse 1 weist eine Ein­ gangsbohrung 2 und zwei Ausgangsbohrungen 3 und 4 auf. Im In­ neren der Eingangsbohrung sitzt ein als Ringzylinder ausge­ bildeter Zerteilerzylinder 5 aus porösem Werkstoff, wobei die Größe der Porösität beispielsweise zwischen 20 µ und 200 µ liegt. In die Eingangsbohrung 2 mündet ein als Rohr 6 ausgebildeter Strömungskanal 7, in welchem in Pfeilrichtung A ein tropfenförmiges Schmiermedium in einem gasförmigen Trägermedium zugeführt wird. An das entsprechend Fig. 1 rechte Ende des Strömungskanals 7 schließt sich eine sprunghaft ausgebildete ringförmige Querschnittserweiterung 8 an. Wie ersichtlich, schließt sich an den Zerteilerzylinder 5 in Strömungsrichtung die jeweilige Bohrung 3 und 4 des Gehäuses 1 an. In Ausnehmungen 9 und 10 der Bohrungen 3 und 4 sind Rohre 11 und 12 eingesetzt, welche Abströmkanäle 13 und 14 bilden.

Die Arbeitsweise ist wie folgt:
In dem Strömungskanal 7 wird in Pfeilrichtung A ein tropfen­ förmiges Schmiermedium in einem gasförmigen Trägermedium herangeführt. Dabei ist das tropfenförmige Schmiermedium nicht über den Querschnitt des Strömungskanals 7 gleichmäßig verteilt, sondern das Schmiermedium befindet sich infolge der Gravitation im wesentlichen im Bodenbereich des Strömungska­ nals 7. Mit der Erfindung wird eine lageunabhängige Auftei­ lung des Schmiermediums bezweckt.

Wenn das in dem Trägermedium herangeführte tropfenförmige Schmiermedium die Querschnittserweiterung 8 erreicht, bildet sich in dieser Querschnittserweiterung ein über den Umfang erstreckendes Flüssigkeitspolster. Das tropfenförmige Schmiermedium wird also im Bereich der Querschnittserweite­ rung 8 von dem gasförmigen Trägermedium getrennt, da das gas­ förmige Medium - unabhängig von der Querschnittserweiterung - in Strömungsrichtung A weiterströmt und das Innere 15 des Zerteilerrings durchströmt. Da sich an das Innere 15 des Zer­ teilerzylinders 15 die Bohrungen 3 und 4 mit den anschließen­ den Abströmkanälen 13 und 14 anschließen, wird das gasförmige Trägermedium entsprechend der Pfeilrichtung B und C aufge­ teilt und strömt in Pfeilrichtung E und F ab.

Infolge der Strömung des gasförmigen Trägermediums herrscht zwischen den stirnseitigen Enden des Zerteilerzylinders 5 eine Druckdifferenz. Diese Druckdifferenz bewirkt, daß Schmiermedium aus dem Schmiermedium-Flüssigkeitspolster in der Querschnittserweiterung 8 durch das stirnseitige Ende 16 in den Zerteilerzylinder 5 eintritt und am gegenüberliegenden Stirnende austritt. Da der Zerteilerzylinder aus porösem Werkstoff besteht, werden die Tropfen des Schmiermediums in dieser "Zerteilerstrecke" in mikrofeine Tropfen zerteilt. Die über den Umfang zerteilten Mikrotropfen sind so fein, daß der Einfluß der Gravitationskraft minimal wirkt, so daß die aus­ tretenden Mikrotropfen von den Teilströmen E und F in den Ab­ strömkanälen 3 bzw. 13 und 4 bzw. 14 mitgenommen werden, und zwar proportional der Menge des Trägermediums in dem jeweili­ gen Teilstrom und lageunabhängig von der Einbaulage der Vor­ richtung.

Entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit werden sich in den Abströmkanälen 12 und 13 nach einer bestimmten Distance die Mikrotropfen wieder zu größeren Flüssigkeitstropfen vereinen, so daß dann in jedem der Abströmkanäle der in dem Strömungs­ kanal 7 herrschende Zustand wieder erreicht wird. Eine wei­ tere Aufteilung des in den Abströmkanälen 13 und 14 strömen­ den tropfenförmigen Schmiermediums in weitere Ausgangsströ­ mungen ist mit Vorrichtungen gemäß der Erfindung problemlos möglich.

Claims (6)

1. Verfahren zum Aufteilen eines in einem Strömungskanal in einem Trägermedium herangeführten, tropfenförmigen Schmiermediums in wenigstens zwei voneinander getrennte Ausgangsströmungen, vorzugsweise zum Aufteilen von in ei­ ner turbulenten Luftströmung herangeführten Öltropfen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer sich über den Umfang erstreckenden Querschnittserweiterung des Strömungskanals das Trägermedium und das Schmiermedium voneinander ge­ trennt werden und kontinuierlich ein sich über den Umfang erstreckendes Flüssigkeitspolster des Schmiermediums ge­ bildet wird, welches anschließend in Strömungsrichtung mechanisch in Mikrotropfen aufgeteilt wird, und daß das Trägermedium in Strömungsrichtung hinter dem Zerteilbe­ reich des Schmiermediums in wenigstens zwei Teilströme aufgeteilt wird und dabei die Mikrotropfen des Schmierme­ diums lageunabhängig und proportional der Menge des Trä­ germediums in dem jeweiligen Teilstrom mitnimmt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem der Eingangsströmung zugeordneten Strömungs­ kanal und mehreren, den Ausgangsströmungen zugeordneten Abströmkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das Ende des Strömungskanals (7) eine ringförmige Quer­ schnittserweiterung (8) anschließt und sich in Strömungs­ richtung gesehen dann ein infolge der Druckdifferenz einen Transport und eine Aufteilung des Schmiermediums in Mikrotropfen bewirkender Zerteilerzylinder (5) aus porö­ sem Werkstoff anschließt, und daß sich an das abströmsei­ tige Ende des Zerteilerzylinders (5) wenigstens zwei von dem Trägermedium anteilig durchströmte Abströmkanäle (3, 13 bzw. 4, 14) anschließen, so daß die Mikrotropfen des Schmiermediums lageunabhängig und proportional der Menge des Trägermediums in den Abströmkanälen mitgenommen wer­ den.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerteilerzylinder (5) ein Ringzylinder ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Größe der Porösität des Zerteilerzylinders etwa zwischen 20 µ und 200 µ liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung (8) sprung­ haft ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung konisch ausgebildet ist.